Начинал Ельмслев как индоевропеист и последователь младограмматизма (Балтийские этюды, 1932), но в 1930-е годы изменил позицию, перейдя к последовательно структурной точке зрения. В 1931 вместе с Виго Брёндалем (18871942) основал Копенгагенский лингвистический кружок; с 1939 издавались труды этого кружка. Статьи Ельмслева в 1959 были собраны в 12-й выпуск под названием Лингвистические эссе; 2-й том Лингвистических эссе Ельмслева вышел в 1973 как 14-й выпуск «Трудов».
Главные работы Ельмслева 1930-х годов двухтомный труд Категория падежа (La catégorie de las cas, 19351937) и Понятие управления, в которых общетеоретические идеи еще высказывались с учетом конкретного языкового материала. Окончательно абстрактная «алгебраическая» теория языка была сформулирована в главном теоретическом труде Ельмслева Основы лингвистической теории (Omkring sprogteoriens grundlöggelse), впервые изданном в 1943. В 1953 на английском языке вышел его переработанный вариант Пролегомены к теории языка (Prolegomena to a Theory of Language), получивший мировую известность (рус. пер. 1960). Написанная в те же годы книга Язык (Sproget) была издана лишь в 1963. См. также ГЛОССЕМАТИКА.